JPS61216449A - パタ−ン薄膜形成方法及びその装置 - Google Patents

パタ−ン薄膜形成方法及びその装置

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JPS61216449A
JPS61216449A JP5605185A JP5605185A JPS61216449A JP S61216449 A JPS61216449 A JP S61216449A JP 5605185 A JP5605185 A JP 5605185A JP 5605185 A JP5605185 A JP 5605185A JP S61216449 A JPS61216449 A JP S61216449A
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JP
Japan
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cvd
pattern
cvd gas
gas
absorption wavelength
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Application number
JP5605185A
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English (en)
Inventor
Yuko Hiura
樋浦 祐子
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、良好な特質を有するパターンWIW/!4を
1つの工程で簡単に製作するパターン薄膜形成方法及び
その装置に関するものである。
【従来技術とその問題点〕
従来のパターン化した薄膜、特に薄膜面内にパターンを
含む薄膜の形成方法は、先′ず最初に薄膜を形成し、次
にこの薄膜面内にパターンを形成するのを基本工程とし
ていた。後段の工程ではエツチング、ドーピング、CV
 D (Chemical Vapor Deposi
tion )、酸化などの工程が行われ、このため全工
程が少なくとも2工程以上必要とされていた。その上に
これらの工程によって、最初の工程で形成された薄膜及
び基板が損傷を受けるという問題を有する。近年におけ
るデバイスの高集積化に伴って多層配線などの必然性が
高まり、デバイスの平坦化、低損傷化、工程の簡略化が
必須条件となってきたが、かかる従来のパターン薄膜形
成技術ではこれらの条件を満足させることが困難であっ
た。
一例を挙げて従来技術を説明する。シリコン基板上に形
成された複数の素子を電気的に分離するアイソレーショ
ン技術は、デバイスの高集積化において不可欠な技術で
あり、パターン薄膜の形成を必要とするものである。こ
のアイソレーション技術は一般にデバイスにおいて凹凸
が生じやすいのでこれを平坦とするために工程は複雑と
なり、更にデバイスに過度の損傷を与える傾向がある。
従来では、一般にアイソレーション技術としてポリシリ
コン(Poly Si )を選択的に酸化してSio2
を形成する方法が用いられていた。
かかる方法について、アベルス(J、A、APPELE
S)等は、ポリシリコンに対して、CVDにおいてマス
クとしてSi3N4を導入した後に酸化を施すことによ
って、Si3N+で覆われていない部分のみに5i02
を形成する方法を提案している(フィリプス リサーチ
 レポート (Philips Res、 Repts
、 )第25巻、118頁)。この方法では[鳥のくち
ばしくbird’s beak ) Jと呼ばれるSi
3N4下部へのしみ出し、酸化部の盛り上がり等が生じ
、これらがパターンデザイン上の大きな制約になると共
により高度な集積化及び平坦化を阻む要因となる。また
長時間の酸化による不純物の再分布や欠陥の発生も素子
に損傷を与える。
上記方法を改善したものとしてチン(K、Y、Chin
st of Tech、 Papers 1982 S
ymp、VLSI Technology。
28頁)。この方法は、酸化を行う前に酸化される部分
に反応性イオンエツチングを施す点を特徴とし、酸化の
しみ出し及び酸化の盛り上がりを解決した。しかしなが
ら、この方法は工程が一段と複雑となり、その上素子は
イオン衝撃による照射損傷を受けるという問題点を有し
ている。
更に、レーザによる酸化法として堀岡等による酸素と塩
素の混合ガス中でのXeClレーザによるシリコンの選
択酸化法がある(1984ドライプロセスシンポジウム
予稿集、80頁)。この方法によれば、SiNをマスク
として用いる必要がないため工程は簡略化するものの、
塩素を用いることによる基板への損傷は避けられず、得
られる膜質も多孔質であり、実用化は困難である。
上記のようにいずれの従来技術を用いても、現状では集
積化デバイスの製作工程においてデバイスの平坦化、低
損傷化、工程の簡略化を同時に満足することができず、
例えば素子のアイソレーション技術が多層配線による集
積化において大きな壁の1つとなっていた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、簡単な工程で製作することができると
共にデバイスの平坦化、低損傷化を実現し良好な特質を
有するパターン薄膜を製作することができるパターン薄
膜形成方法及びその装置を提供することにある。
〔発明の構成〕
本発明は、反応容器内に第1のCVDガスとこの第1の
CVDガスの分解吸収波長では光分解しない第、2のC
VDガスとを導入し、前記反応容器内に設置された試料
基板上に前記第1のCVDガスの分解吸収波長に相当す
る波長を有する第1の光を照射すると共に前記試料基板
上のパターンを形成すべき部分に前記第2のCVDガス
の分解吸収波長に相当する波長を有する第2の光を照射
し、前記第1のCVDガスの生成物による薄膜面内に前
記第2のCVDガスの生成物によるパターンを形成する
ことを特徴としている。
また別の本発明は、試料基板を内部に設置する反応容器
と、第1のCVDガス及びこの第1のCVDガスの分解
吸収波長では光分解しない第2のCVDガスを前記反応
容器内に供給するガス供給手段と、前記第1のCVDガ
スの分解吸収波長に相当する波長の光を出射する第1の
光源と、前記第2のCVDガスの分解吸収波長に相当す
る波長の光を出射する第2の光源と、前記第2の光源か
ら出射光を前記試料基板上のパターンを形成すべき部分
に照射せしめる光学系とを備えることを特徴としている
〔実施例〕
以下に、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
この実施例では、シリコン基板上に形成された導電性ポ
リシリコン膜をStO,で電気的に分離するアイソレー
ション技術を説明する。
図はパターン薄膜を形成する装置の構成図である。図に
おいて、1は反応容器を成す光CVDセルであり、光C
VDセル1内の下面部には基板支持台2を設け、基板支
持台2の上面に試料のシリコン基板3を固定して配置す
る。シリコン基板3の上方両側には、試料における光強
度分布が一様になるように低圧水銀ランプ4が一本ずつ
平行に置かれる。光CVDセル1の上面部には合成石英
窓5が設けられ、この合成石英窓5を通して反射鏡6に
よって案内されたArFレーザ7からの出射光8がシリ
コン基板3の上面に照射される。このとき、光路中に所
望の照射パターンを描いたパターンマスク9及び合成石
英レンズ10が配置され、これによってシリコン基板3
の上面において所望の縮写比率で照射光のパターンを形
成するこができる。上記低圧水銀ランプ4及びArFレ
ーザ7はそれぞれ後述する如き2種のCVDガスを光分
解する光源として用いられ、第1の光源である低圧水銀
ランプ4の出射光11の波長は254is、第2の光源
であるArFレーザ7の出射光8の波長は193nsで
ある。また先部が合成石英窓5の下面に臨むノズル12
は、合成石英窓5における光CVDによる堆積を軽減す
るためのN2吹付は用ノズルであり、13はN2を供給
するタンクである。
本実施例においては2種のCVDガスを用いる。
CVDガ玉は、ポリシリコンの供給源として5%濃度の
S i H4を、また5i02の供給源としてSi  
(OC2H5)4を使用する。第1(DCVDガスであ
る5LH4は、タンク14から供給され、ヒータ15で
温度調整された水銀ベーボライザ16内で水銀蒸気と混
合した後、光CVDセル1内に70secmで送りこま
れる。第2のCVDガスであるSi  (OC2H5)
417は常温で液体状態にあり、ヒータ18で約100
℃に加熱されると共に、タンク19から供給されるAr
ガスでバブリングされて光CVDセル1内に送りこまれ
る。
上記構成によれば、第1のCVDガスである5i)(4
は低圧水銀ランプ4の光11に基づく水銀増感法で分解
するが、第2のCVDガスであるSi  (OC2Hs
 )4はArFレーザ7からのレーザ光8によってしか
分解しないため、S i H4の分解によってシリコン
基板3上に導電性ポリシリコン膜20が形成され、同時
にこの導電性ポリシリコン膜20の面内に5i(OC2
Hs)+の分解によって生成する5i0221による所
望のパターンが形成される。このパターンは前記バタン
マスク9によって定められるものである。この際、5i
O221による導電性ポリシリコン膜20内の汚染、及
び5t0221のパターン部でのSt比率はデバイス特
性上問題とならない程度であった。
上記のように、S i H4及びSt  (OC2H5
)4の2種のCVDガスを用い、第1のCVDガスSi
H4の分解吸収波長では第2のCVDガスSt  (O
C2H5)4が光分解しないという光化学反応上の性質
の違いを利用して、第1のCVDガスの分解吸収波長に
係る光11を低圧水銀ランプ4によってシリコン基板3
上全体に、また第2のCVDガスの分解吸収波長に係る
光8をシリコン基板3上のパターンの形成所望部にのみ
それぞれ照射することにより、l工程で第2のCVDガ
スの生成物のパターン21を含む第1のCVDガスの生
成物による薄膜20を得ることができる。
また、パターン薄膜の形成工程においては、熱効果を必
要とする工程、エツチングを必要とする工程が存在せず
、低損傷の光CVD工程のみを用いているためシリコン
基板3における損傷は最小限に抑えることができる。更
に薄膜とパターンの形成を同時に進めることができるた
めデバイスの表面を平坦にすることができる。
本発明は上記実施例以外のいくつかの変更実施例が可能
である。例えば、上記水銀増感法は必ずしも必要とする
ものではなく、直接的な光分解にのみ用いることによっ
てAf203のパターンを有するアルミニウム薄膜を形
成することができる。
この形成方法においては、CVDガスとしてTMAとA
1 (i−QC3H7)を使用する。TMAは低圧水銀
ランプ光11を吸収して分解しアルミニウムを生成し、
Al (i −QCs H? )は低圧水銀ランプ光1
1では分解せずArFレーザ光8によって分解しAl2
O3を生成する。従ってCVDガスにTMAとAit 
(t−QC3H7)を用い、水銀ベーポライザ16を取
り外した装置を用いることによって、Aβ203パター
ンを有したアルミニウム薄膜を得ることができる。
また上記実施例においては、低圧水銀ランプ4からの光
11をシリコン基板3の全体に対して照射するようにし
たが、シリコン基板3上の所定範囲に照射部を限定する
こともできる。低圧水銀ランプ4の設置箇所も光CVD
セル1における反応室外とすることもできる。更に上記
実施例で本発明を絶縁物質のパターン形成に適用してい
るが、CVDガスと光源を適当に選択することによって
半導体及び導電物質のパターン形成も可能である。
〔発明の効果〕
以上の説明で明らかなように、本発明によれば熱工程、
エツチング工程を省略できるため従来のパターン薄膜形
成方法では不可避であったデバイスにおける損傷を極め
て少なくすることができ、パターン部のしみ出し及び盛
り上がりをなくして平坦なパターン薄膜を形成すること
ができると共に、更に薄膜の形成とパターンの形成を光
CVD法を用いて同時に行うようにしたため1工程とい
う簡単なプロセスで上記パターン薄膜を形成することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るパターン薄膜を形成する装置の構
成図である。 1・・・・反応容器である光CVDセル2・・・・基板
支持台 3・・・・シリコン基板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)反応容器内に第1のCVDガスとこの第1のCV
    Dガスの分解吸収波長では光分解しない第2のCVDガ
    スとを導入し、前記反応容器内に設置された試料基板上
    に前記第1のCVDガスの分解吸収波長に相当する波長
    を有する第1の光を照射すると共に前記試料基板上のパ
    ターンを形成すべき部分に前記第2のCVDガスの分解
    吸収波長に相当する波長を有する第2の光を照射し、前
    記第1のCVDガスの生成物による薄膜面内に前記第2
    のCVDガスの生成物によるパターンを形成することを
    特徴とするパターン薄膜形成方法。
  2. (2)試料基板を内部に設置する反応容器と、第1のC
    VDガス及びこの第1のCVDガスの分解吸収波長では
    光分解しない第2のCVDガスを前記反応容器内に供給
    するガス供給手段と、前記第1のCVDガスの分解吸収
    波長に相当する波長の光を出射する第1の光源と、前記
    第2のCVDガスの分解吸収波長に相当する波長の光を
    出射する第2の光源と、前記第2の光源から出射光を前
    記試料基板上のパターンを形成すべき部分に照射せしめ
    る光学系とを備えることを特徴とするパターン薄膜形成
    装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01184278A (ja) * 1988-01-18 1989-07-21 Fujitsu Ltd 高純度金属の堆積方法
JPH0732150B2 (ja) * 1989-11-13 1995-04-10 フラウンホファー―ゲゼルシャフト ツアフェルデルング デア アンゲバンテン フォルシュング アインゲトラゲナー フェライン 集積回路のシリケート層の製造方法
US5708252A (en) * 1986-09-26 1998-01-13 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Excimer laser scanning system
US6149988A (en) * 1986-09-26 2000-11-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method and system of laser processing
US6261856B1 (en) 1987-09-16 2001-07-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method and system of laser processing

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